DE19510430C2 - Hydrostatischer Antrieb mit Steuerung durch Datenträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit geschlossenem oder offenem Kreislauf mit einer elektronischen Steuereinheit zu dessen Steuerung oder Regelung.

In der industriellen Anwendung wie auch im privaten Bereich finden Datenträger zum Abruf von darauf gespeicherten Daten sowie zum Speichern und somit zur Weitergabe von Daten Anwendung. Als Datenträger sind dabei Karten sehr verbreitet, für welche Karteneingabegeräte benötigt werden.

Derartige Karteneingabegeräte sind in vielfältigen Ausführungsformen verfügbar. Mit zunehmender Verbreitung werden insbesondere Karteneingabegeräte verwendet, die für Chipkarten einsetzbar sind. Chipkarten können als elektronisches Zahlungsmittel, beispielsweise als Telefonkarte oder als Karte für den öffentlichen Nahverkehr, eingesetzt werden. Darüber hinaus sind auch Anwendungen als Berechtigungsausweis, wie z. B. als Krankenversicherungskarte oder als Zugangsberechtigung, bekannt. Auch im allgemeinen Zahlungsverkehr gewinnen derartige Chipkarten als elektronisches Zahlungsmittel mehr und mehr an Bedeutung.

Zur Durchführung eines Datenaustausches zwischen den Karten und dem jeweils zugeordneten System werden Karteneingabe- bzw. Kartenlesegeräte verwendet. In einer einfachen Ausführungsform ermöglichen derartige Karteneingabegeräte lediglich ein Lesen von den Karten. Zur Abwicklung komplexerer Aufgaben werden in der Regel aber Karteneingabegeräte verwendet, die sowohl ein Lesen von der Karte als auch ein Schreiben auf die Karte ermöglichen. Um eine Kommunikation mit der Karte zu ermöglichen, weisen die Karteneingabegeräte einen Kartenschlitz auf, in den die Karten eingesteckt werden. Zusätzlich zu stationären Karten­ eingabegeräten werden in zunehmendem Umfang auch mobile Karteneingabegeräte verwendet. Eine Anwendung derartiger mobiler Karteneingabegeräte kann beispielsweise im Bereich des elektronischen Zahlungsverkehrs sowie im Gesundheitsbereich erfolgen. Im Gesundheitsbereich ist insbesondere eine Verwendung bei Hausbesuchen durch Ärzte oder beim Einsatz von Notdiensten gedacht.

Allerdings tritt bei Verwendung derartiger, mobiler Karteneingabegeräte das Problem auf, daß mit Hilfe dieser Geräte erfaßte oder abgelegte Daten letztlich im Bereich eines Hauptgerätes verfügbar sein müssen. Es ist somit erforderlich, im Bereich der mobilen Karteneingabegeräte abgespeicherte Daten in den Bereich eines stationären oder mobilen Hauptgerätes zu übertragen. Ebenso kann es erforderlich sein, Daten aus dem Bereich des Hauptgerätes an das mobile Karteneingabegerät zu übertragen. Grundsätzlich sind für einen derartigen Datenaustausch eine Vielzahl von Verfahren bzw. Geräten möglich und nötig. Über entsprechende Schnittstellen kann sowohl eine drahtgebundene als auch eine drahtlose Datenübertragung erfolgen. Bei der Realisierung derartiger Systeme sind jedoch Fragen bezüglich der Sicherheit der Datenübertragung, der Sicherheit gegenüber Manipulationen, Probleme der Miß­ brauchsicherheit sowie Begrenzungen bezüglich des vertretbaren, technischen Auf­ wandes zu berücksichtigen.

Hydrostatische Fahrantriebe werden vermehrt mit elektronischen, digitalen Steuerungs- und Regelungseinrichtungen betrieben. Steigende Anforderungen an Funktion, Sicherheit und Überwachung erfordern den Einsatz von digitalen Steuerungssystemen anstelle von analogen oder hydraulischen Systemen. Diese Systeme beinhalten in der Regel Mikroprozessoren oder Mikrokontroller mit entsprechender Peripherie. Je nach Komplexität bzw. Kompliziertheit des Systems sind unterschiedliche, externe Sensoren an das System angeschlossen.

Daher ergeben sich verschiedene Anforderungen, denen das System gerecht werden muß, und Aufgaben, die es lösen muß. Zum einen betrifft dies den Inbetriebnahmeprozeß, bei welchem das System bzw. der hydrostatische Antrieb an die Umwelt angepaßt wird. Dazu werden z. B. Charakteristiken externer Sensoren sowie deren Minimal- und Maximalwerte eingelesen bzw. abgespeichert. Während des Betriebs des hydrostatischen Antriebes muß dieser permanent überwacht, müssen Fehlerzustände erfaßt und muß darauf entsprechend reagiert werden. Darüber hinaus sollte das System die Möglichkeit bieten, mit Hilfe von Sensoren eine Diagnose des Gesamtsystems durchzuführen. Diese Anforderungen bzw. Aufgaben werden durch hydrostatische Antriebe des Standes der Technik nur in beschränktem Maße erfüllt.

Ein weiteres Problem bei hydrostatischen Antrieben tritt dadurch auf, daß derartige Systeme oft weit entfernt von Servicestationen eingesetzt werden, so daß auftretende statische oder dynamische Fehlerzustände nicht oder nur sehr aufwendig erfaßt und registriert bzw. zur weiteren Auswertung weitergegeben werden können.

Häufig werden solche Systeme als "Black-Box-Systeme", d. h. ohne eine entsprechende Bedieneinheit, ausgeführt. Als Systemstatusanzeigen dienen bei solchen Systemen häufig einfache Lampen oder Leuchtdioden.

Ein weiteres Problem bei hydrostatischen Antrieben der beschriebenen Art bzw. der für die beschriebenen Einsatzfälle vorgesehenen Aggregate besteht darin, daß sie mit einfachen Anzeigen ausgerüstet sind, welche häufig nicht in der Lage sind bzw. das Problem nicht lösen können, die Anzeigetexte in unterschiedlichen Landessprachen auszugeben. Dabei ist zu beachten, daß Anzeigetexte in aller Regel relativ viel Speicherplatz sowie darüber hinaus eine entsprechend mehr oder weniger aufwendige Steuersoftware benötigen. Sehr oft sind die eingesetzten, digitalen Systeme weder vom Speicher noch von der vorhandenen Rechenleistung in der Lage, die zusätzlichen Anforderungen zu lösen.

In Leidinger, G.: "Elektrohydraulische Steuer- und Regelsysteme in selbstfahrenden Erdbewegungsmaschinen", Ölhydraulik und Pneumatik, 1990 Nr. 7, S. 488 bis 495, ist ein hydrostatischer Antrieb beschrieben, welcher ein Test- und Eingabegerät für elektrohydraulische Steuer- und Regelsysteme aufweist. Dabei handelt es sich um ein großes, aufwendiges und im Fahrerstand zusätzlich zu installierendes Gerät. Zwar können derartige Geräte ein Fehlersuchprogramm, ein Programmierprogramm, ein Druckprogramm oder ein Fremdsprachenprogramm aufweisen, für rauhe Einsatzbedigungen wie z. B. auf Baustellen stellen derartige große und teure zusätzlich zu installierende, elektronischen Geräte jedoch stets ein Zuverlässigkeitsrisiko dar.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen hydrostatischen Antrieb mit einer elektronischen Steuereinheit zu schaffen, welcher insbesondere unter den rauhen Einsatzbedingungen, wie z. B. auf Baustellen, einfach programmierbar bzw. einstellbar und bedienbar ist, wobei die Bedienung vom Fahrpersonal vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem hydrostatischen Antrieb mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen sind für den hydrostatischen Antrieb in den Unteransprüchen 2 und 3 definiert.

Gemäß der Erfindung weist die Steuereinheit des hydrostatischen Antriebs eine Benutzerschnittstelle auf, an die eine externe Einrichtung zum Lesen von auf einem Datenträger gespeicherten Informationen und/oder Speichern derselben darauf ankoppelbar ist. Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Lesen und/oder Speichern von Informationen, welche sich auf einem Datenträger befinden bzw. welche auf diesem gespeichert werden können, eine Kartenlese-/Kartenschreib-Vorrichtung, für die als Datenträger Chipkarten eingesetzt werden.

Durch Einstecken der Chipkarte in die über eine Schnittstelle an die Steuereinheit angekoppelte Einrichtung zum Lesen und/oder Speichern können die auf dem Datenträger gespeicherten Daten abgerufen bzw. neue von der Steuereinheit ausgegebene Daten auf dem Datenträger gespeichert werden.

Vorzugsweise handelt es sich um ein mobiles Karteneingabegerät bzw. eine mobile Kartenlese-/Kartenschreib-Vorrichtung mit einer entsprechenden Kommunikations- Software sowie einer Kopplungseinrichtung zu deren Anbindung an die elektronische Steuereinheit für den hydrostatischen Motor. Vorzugsweise kann die Schnittstelle auch als relativ einfache Schnittstellen-Software ausgebildet bzw. installiert werden, welche die Kommunikation mit dem mobilen Karteneingabegerät realisiert.

Eine solche außerordentlich flexible Steuereinheit bzw. digitale Steuerungs- und Regelungseinrichtung weist einen wesentlichen Vorteil im Hinblick darauf auf, daß eine Anpassung des hydrostatischen Antriebssystems an verschiedene Anforderungen und Wünsche von Kunden bzw. an Einsatzfälle möglich ist. So lassen sich z. B. Beschleunigungen und Verzögerungen durch Parameteränderungen bewirken, welche auf dem Datenträger speicherbar sind. Solche Einstellungen des hydrostatischen Antriebs können werkseitig vorbereitet, digitalisiert und auf den Chipkarten abgespeichert werden und können, was einen weiteren Vorteil gegenüber den Anlagen des Standes der Technik darstellt, je nach Anforderung geändert werden. Um solche Parameteränderungen durchzuführen, ist die entsprechende Benutzerschnittstelle vorzugsweise so ausgebildet, daß auch ein mobiles Karteneingabegerät einsetzbar ist.

Ein derartiges Karteneingabegerät enthält die notwendige "Mensch-Maschine- Schnittstelle". Diese Schnittstelle weist zweckmäßigerweise eine Anzeigeeinrichtung, welche in üblicher Weise als ein ein- oder mehrzeiliges Display, welches alphanumerisch oder graphisch arbeiten kann, ausgeführt ist, sowie eine normalerweise als Tastatur ausgeführte Eingabemöglichkeit auf.

Die als Karteneingabegerät arbeitende Einrichtung zum Lesen und/oder Speichern gewährleistet mit der als digitale, hydrostatische Steuerungs- und Rege­ lungseinrichtung arbeitenden Steuereinheit eine maximale Flexibilität.

Die Chipkarte ist in das Kommunikationskonzept eingebunden. Auf der Chipkarte werden nun die Anzeigeinformationen abgelegt und über Steuerbefehle dargestellt. Dabei sind die in Tabelle 1 dargestellten Variationen möglich.

Tabelle 1

Die Kartenlese-/Kartenschreib-Vorrichtung enthält zweckmäßigerweise einen Zwischenspeicher, in dem sämtliche Informationen der Chipkarte abgelegt werden können. Die Chipkarte muß daher nur einmal in die Kartenlese-/Kartenschreib- Vorrichtung eingesteckt werden. Danach erhält der Zwischenspeicher alle Anzeigeinformationen. Des weiteren wird bei diesem Konzept die Anzeigeeinheit mit der Eingabeeinheit in der Kartenlese-/Kartenschreib-Vorrichtung kombiniert. Das geschieht dadurch, daß auf der Chipkarte Menüs mit Eingabeplatzhaltern abgelegt werden. Durch Senden entsprechender Steuercodes wird das jeweils damit verbundene Menü dargestellt, und an den Eingabeplatzhaltern kann der Benutzer Daten eingeben. Diese Daten werden in der Kartenlese-/Kartenschreib-Vorrichtung aufbereitet und einer Bereichsüberprüfung unterzogen und an die elektronische Steuereinheit gesendet.

Neben der Chipkarte für Anzeigeinformationen ist es ebenfalls möglich, eine Chipkarte für Parametersätze zu erstellen. Nachdem betriebsseitig ein hydrostatisches Antriebssystem für einen Kunden optimiert worden ist, werden die jeweiligen Daten von der elektronischen Steuereinheit an die Kartenlese- /Kartenschreib-Vorrichtung gesendet und hier auf dem entsprechenden, als Parameterchipkarte ausgebildeten Datenträger abgelegt. Bei weiteren Systeminbetriebnahmen können nun die in der digitalen Steuerungs- und Regelungseinrichtung bzw. elektronischen Steuereinheit voreingestellten Werksparameter mit den Daten der kundenspezifischen Chipkarte überschrieben werden.

Als dritte Art der Chipkarte ist eine Systemzustandskarte möglich. Hier können sowohl statische als auch dynamische Zustände des Systems abgelegt werden. Somit kann diese Chipkarte zur Auswertung an den Hersteller des hydrostatischen Systems geschickt werden. Des weiteren kann eine derartige Chipkarte für Diagnosezwecke eingesetzt werden, sofern das hydrostatische Antriebssystem mit den zur Aufnahme von entsprechenden Daten notwendigen Sensoren an den kritischen Stellen des Systems ausgestattet ist.

Mit einer solchen Chipkarte ist es des weiteren möglich, neben der Speicherung von verschiedenen Parametern, Funktionsdaten, Diagnose usw. auch Maschinenzugriffs-, Fahrtenschreiber- und/oder Sperrdaten u. a. darauf zu speichern.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen, hydrostatischen Antriebs besteht darin, daß dessen Kennwertdaten, welche auf dem Abnahmeprüfstand gemessen werden, auf dem Datenträger speicherbar sind und später nach Bedarf von dort abrufbar sind.

Bei hydrostatischen Verstellpumpen oder Verstellmotoren, die elektronisch angesteuert werden, sind in der Regel sogenannte elektrohydraulische Proportionalverstellungen im Einsatz. Diese Verstellungen sind regelungstechnisch gesehen Steuerungen ohne Rückführung des Istwertes. Dadurch ergibt sich das Problem, daß der Verstellbeginn und das Verstellende mit großen Toleranzen versehen ist und großer Aufwand nötig ist, um akzeptable Toleranzen zu erreichen. Zusätzlich müssen bei elektronischen Getriebesteuerungen diese Kennwerte bei der Inbetriebnahme der Fahrzeuge eingelesen werden. Dieses sind z. B. der Ausschwenkpunkt und der Punkt, bei dem der maximale Schwenkwinkel nur durch Aufbocken des Fahrzeuges oder mittels Rollenprüfstand unter Verwendung geeigneter Sensoren bestimmt werden. Diese beiden charakteristischen Werte sind jedoch bereits auf dem Serienprüfstand der Montagelinie bei der Endprüfung verfügbar. Darüber hinaus können auf dem Abnahme- bzw. Serienprüfstand charakteristische Kennlinien der hydrostatischen Einheiten ermittelt werden. Durch den Einsatz der oben beschriebenen Chipkarte lassen sich die entsprechenden Kennwerte bzw. charakteristischen Kennlinien der hydrostatischen Einheiten auf dem Serienprüfstand auf der Chipkarte abspeichern und bei der Inbetriebnahme des Fahrzeuges sehr einfach wieder einlesen. Die Chipkarte wird dazu mit der hydrostatischen Einheit dem Kunden zur Verfügung gestellt.

Claims (3)

1. Hydrostatischer Antrieb mit geschlossenem oder offenem Kreislauf, mit einer digitalen Steuerungs- und Regelungseinheit und mit einer Benutzerschnitt­ stelle zur Koppelung der digitalen Steuerungs- und Regelungseinheit mit einer externen Einrichtung zum Lesen von auf einem Datenträger gespeicherten In­ formationen und/oder Speichern derselben darauf zum Übergeben von auf dem Datenträger gespeicherten Informationen über die Benutzerschnittstelle an die Steuerungs- und Regelungseinheit und/oder zum Speichern von In­ formationen von der Steuerungs- und Regelungseinheit über die Benutzer­ schnittstelle auf den Datenträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenträger eine Chipkarte ist, die externe Einrichtung eine mobile Kar­ tenlese-/Kartenschreibvorrichtung ist und ein auf der Chipkarte angeordneter Chip so ausgebildet ist, daß zumindest eine der Datenarten Anzeigedaten, Pa­ rametersätze, Steuercodes, Kennlinien, Sperrdaten, Diagnosedaten, Fahrten­ schreiberdaten, Prüfstandsdaten darauf speicherbar und/oder davon lesbar ist.

2. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartenlese-/Kartenschreib-Vorrichtung eine Informationsanzeigevorrichtung aufweist, insbesondere eine alphanumerisch oder eine graphisch arbeitende Vorrichtung ist.

3. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartenlese-/Kartenschreib-Vorrichtung eine Tastatur aufweist.